GFS分布式文件系统
目录
一、GlusterFS分布式文件系统
1、什么是GlusterFS及其术语
2、GlusterFS特点
3、GlusterFS工作原理流程
4、GlusterFS的卷类型
①、分布式卷
②、条带卷
③、复制卷
④、分布式条带卷
⑤、分布式复制卷
5、GlusterFS群集部署
①实验环境
②磁盘配置
③修改主机名配置hosts
④安装、启动GlusterFS
⑤规划创建Gluster五种卷
⑥创建分布式卷
⑦创建条带卷
⑧创建复制卷
⑨创建分布式条带卷
⑩创建分布式复制卷
6、客户端部署GlusterFS
7、验证卷正常功能
8、破坏性测试
一、GlusterFS分布式文件系统
1、什么是GlusterFS及其术语
GlusterFS：开源的分布式文件系统，由存储服务端和NFS/Samba(可选)存储网关、客户端组成，没有元数据服务器组件，数据横向扩展能力强，传输时硬件传输线使用光纤。
Brick（存储块）:指可信主机池中由主机提供的用于物理存储的专用分区，是GlusterFS中的基本存储单元，同时也是可信存储池中服务器上对外提供的存储目录。
Volume（逻辑卷）：一个逻辑卷是一组 Brick 的集合。卷是数据存储的逻辑设备，类似于 LVM 中的逻辑卷。大部分 Gluster 管理操作是在卷上进行的。
FUSE:是一个内核模块，允许用户创建自己的文件系统，无须修改内核代码。伪文件系统
VFS:内核空间对用户空间提供的访问磁盘的接口。 虚拟端口
Glusterd（后台管理进程）:服务端，在存储群集中的每个节点上都要运行
2、GlusterFS特点
GFS特点：扩展性和高性能(分布式特性)，高可用(有容灾能力，冗余数据)，全局统一命名空间(可以装很多东西，但是每个空间中不能有同样的东西)，弹性卷组管理(raid 级别)，基于标准协议(GFS,HTTP,NFS)
3、GlusterFS工作原理流程
1、客户端或应用程序通过GFS的挂载点访问数据(用户空间，例如用户操作a.txt)
2、linux系统内核使用system call调用VFS(虚拟端口)，将请求传给FUSE(虚拟文件系统)
3、FUSE虚拟文件系统处理后交给/dev/fuse(相当于内存，暂时保存在内存中)
4、/dev/fuse通过poll指针只写GFS客户端进程
5、GFS客户端根据配置文件中配置对数据进行处理，然后通过TCP网络模式传给GFS服务端
6、GFS服务端将收到的数据传给VFS(虚拟接口)，VFS转发给文件系统ext3等。
4、GlusterFS的卷类型
①、分布式卷
分布式卷(Distribute volume)：文件通过 HASH 算法分布到所有 Brick Server 上，这种卷是 GlusterFS 的默认卷以文件为单位根据 HASH 算法散列到不同的 Brick，其实只是扩大了磁盘空间，如果有一块磁盘损坏，数据也将丢失，属于文件级的 RAID0， 不具有容错能力
特点：文件分布在不同的服务器，不具备冗余性、单点故障会造成数据丢失、依赖底层的数据保护，更容易和廉价地扩展卷的大小。
②、条带卷
条带卷(Stripe volume)：类似 RAID0，文件被分成数据块并以轮询的方式分布到多个 Brick Server 上，文件存储以数据块为单位，支持大文件存储， 文件越大，读取效率越高，但是不具备冗余性。
特点：数据被分割成更小块分布到块服务器群中的不同条带区、分布减少了负载且更小的文件加速了存取的速度、没有数据冗余
③、复制卷
复制卷(Replica volume):将文件同步到多个 Brick 上，使其具备多个文件副本，属于文件级 RAID 1，具有容错能力。因为数据分散在多个 Brick 中，所以读性能得到很大提升，但写性能下降。
复制卷具备冗余性，即使一个节点损坏，也不影响数据的正常使用。但因为要保存副本，所以磁盘利用率较低。
特点：卷中所有的服务器均保存一个完整的副本、卷的副本数量可由客户创建的时候决定，但复制数必须等于卷中 Brick 所包含的存储服务器数、至少由两个块服务器或更多服务器、具备冗余性
④、分布式条带卷
分布式条带卷(Distribute Stripe volume):Brick Server 数量是条带数（数据块分布的 Brick 数量）的倍数 主要用于大文件访问处理，创建一个分布式条带卷最少需要 4 台服务器
特点：兼具分布式卷和条带卷的特点。
⑤、分布式复制卷
分布式复制卷(Distribute Replica volume):Brick Server 数量是镜像数（数据副本数量）的倍数，兼具分布式卷和复制卷的特点。主要用于需要冗余的情况下
5、GlusterFS群集部署
①实验环境
| 节点 | 主机名 | 主机地址 | 磁盘(4块) | 挂载点 |
| node1 | node1 | 192.168.30.12 | /dev/sdb1--/dev/sde1 | /date/sdb1--/date/sde1 |
| node2 | node2 | 192.168.30.13 | /dev/sdb1--/dev/sde1 | /date/sdb1--/date/sde1 |
| node3 | node3 | 192.168.30.14 | /dev/sdb1--/dev/sde1 | /date/sdb1--/date/sde1 |
| node4 | node4 | 192.168.30.15 | /dev/sdb1--/dev/sde1 | /date/sdb1--/date/sde1 |
| 客户端 | pc1 | 192.168.30.11 |
②磁盘配置
所有机器执行：
systemctl stop firewalld
setenforce 0
#关闭防火墙和selinux
node1-node4执行
vim /etc/fdisk.sh
#编写脚本分区格式化挂载4个磁盘，内容如下
#!/bin/bash
NEWDEV=`ls /dev/sd* | grep -o 'sd[b-z]' | uniq`
#定义变量调用命令执行结果，命令意思为显示/dev下的所有sd开头的文件过滤sdb-sdz去重显示
for VAR in $NEWDEV
#for循环如果VAR在变量NEWDEV里面则执行
do
echo -e "n\np\n\n\n\nw\n" | fdisk /dev/$VAR &> /dev/null
#自动分区，输入回车然然后n添加硬盘p选择主分区然后回车w到保存回车传给分区命令，过程传给垃圾桶不显示
mkfs.xfs /dev/${VAR}"1" &> /dev/null
#格式化新建的分区
mkdir -p /data/${VAR}"1" &> /dev/null
#在/data/下创建以变量var1命名的文件夹，过程传给垃圾桶不显示
echo "/dev/${VAR}"1" /data/${VAR}"1" xfs defaults 0 0" >> /etc/fstab
#挂载磁盘写入/etc/fstab中
done
mount -a &> /dev/null
#循环执行完毕检查加载/etc/fstab文件
chmod +x /opt/fdisk.sh
#给脚本添加执行权限
/opt/fdisk.sh
#绝对路径执行脚本③修改主机名配置hosts
#根据规定的实验环境修改主机名，配置/etc/hosts文件
#以Node1节点为例：
hostnamectl set-hostname node1
echo "192.168.30.12 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.30.13 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.30.14 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.30.15 node4" >> /etc/hosts④安装、启动GlusterFS
node1-node4执行：
#将gfsrepo 软件上传到/opt目录下解压，本博客资源中有gfsrepo.zip包
cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repo.bak
mv *.repo repo.bak
vim glfs.repo
[glfs]
name=glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
gpgcheck=0
enabled=1
yum clean all && yum makecache
#创建本地glfs的yum源并使用
yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma
#yum 安装Gluster
#此处若出现依赖关系错误问题则执行一下命令，原因是系统中存在的版本过高需要卸载
yum remove glusterfs-api.x86_64 glusterfs-cli.x86_64 glusterfs.x86_64 glusterfs-libs.x86_64 glusterfs-client-xlators.x86_64 glusterfs-fuse.x86_64 -y
node1执行：
#添加节点到存储信任池中
gluster peer probe node1
gluster peer probe node2
gluster peer probe node3
gluster peer probe node4
node1-node4执行：
#在每个Node节点上查看群集状态
gluster peer status⑤规划创建Gluster五种卷
| 卷名称 | 卷类型 | Brick |
| dis-volume | 分布式卷 | node1(/data/sdb1)、node2(/data/sdb1) |
| stripe-volume | 条带卷 | node1(/data/sdc1)、node2(/data/sdc1) |
| rep-volume | 复制卷 | node3(/data/sdb1)、node4(/data/sdb1) |
| dis-stripe | 分布式条带卷 | node1(/data/sdd1)、node2(/data/sdd1)、node3(/data/sdd1)、node4(/data/sdd1) |
| dis-rep | 分布式复制卷 | node1(/data/sde1)、node2(/data/sde1)、node3(/data/sde1)、node4(/data/sde1) |
⑥创建分布式卷
#创建分布式卷，没有指定类型，默认创建的是分布式卷
gluster volume create dis-volume node1:/data/sdb1 node2:/data/sdb1 force
#查看卷列表
gluster volume list
#启动新建分布式卷
gluster volume start dis-volume
#查看创建分布式卷信息
gluster volume info dis-volume⑦创建条带卷
#指定类型为 stripe，数值为 2，且后面跟了 2 个 Brick Server，所以创建的是条带卷
gluster volume create stripe-volume stripe 2 node1:/data/sdc1 node2:/data/sdc1 force
gluster volume start stripe-volume
gluster volume info stripe-volume⑧创建复制卷
#指定类型为 replica，数值为 2，且后面跟了 2 个 Brick Server，所以创建的是复制卷
gluster volume create rep-volume replica 2 node3:/data/sdb1 node4:/data/sdb1 force
gluster volume start rep-volume
gluster volume info rep-volume⑨创建分布式条带卷
#指定类型为 stripe，数值为 2，而且后面跟了 4 个 Brick Server，是 2 的两倍，所以创建的是分布式条带卷
gluster volume create dis-stripe stripe 2 node1:/data/sdd1 node2:/data/sdd1 node3:/data/sdd1 node4:/data/sdd1 force
gluster volume start dis-stripe
gluster volume info dis-stripe⑩创建分布式复制卷
#指定类型为 replica，数值为 2，而且后面跟了 4 个 Brick Server，是 2 的两倍，所以创建的是分布式复制卷
gluster volume create dis-rep replica 2 node1:/data/sde1 node2:/data/sde1 node3:/data/sde1 node4:/data/sde1 force
gluster volume start dis-rep
gluster volume info dis-rep
#查看当前所有卷的列表
gluster volume list
6、客户端部署GlusterFS
客户端执行：
#将gfsrepo 软件上传到/opt目录下解压，本博客资源中有gfsrepo.zip包
cd /etc/yum.repos.d/
mkdir repo.bak
mv *.repo repo.bak
vim glfs.repo
[glfs]
name=glfs
baseurl=file:///opt/gfsrepo
gpgcheck=0
enabled=1
yum clean all && yum makecache
#创建本地glfs的yum源并使用
yum -y install glusterfs glusterfs-server glusterfs-fuse glusterfs-rdma
#yum 安装Gluster
#此处若出现依赖关系错误问题则执行一下命令，原因是系统中存在的版本过高需要卸载
yum remove glusterfs-api.x86_64 glusterfs-cli.x86_64 glusterfs.x86_64 glusterfs-libs.x86_64 glusterfs-client-xlators.x86_64 glusterfs-fuse.x86_64 -y
#创建挂载目录
mkdir -p /test/{dis,stripe,rep,dis_stripe,dis_rep}
ls /test
#配置/etc/hosts文件
echo "192.168.30.12 node1" >> /etc/hosts
echo "192.168.30.13 node2" >> /etc/hosts
echo "192.168.30.14 node3" >> /etc/hosts
echo "192.168.30.15 node4" >> /etc/hosts
#挂载Gluster文件系统
#临时挂载
mount.glusterfs node1:dis-volume /test/dis
mount.glusterfs node1:stripe-volume /test/stripe
mount.glusterfs node1:rep-volume /test/rep
mount.glusterfs node1:dis-stripe /test/dis_stripe
mount.glusterfs node1:dis-rep /test/dis_rep
#永久挂载
vim /etc/fstab
node1:dis-volume /test/dis glusterfs defaults,_netdev 0 0
node1:stripe-volume /test/stripe glusterfs defaults,_netdev 0 0
node1:rep-volume /test/rep glusterfs defaults,_netdev 0 0
node1:dis-stripe /test/dis_stripe glusterfs defaults,_netdev 0 0
node1:dis-rep /test/dis_rep glusterfs defaults,_netdev 0 07、验证卷正常功能
客户端操作：
#卷中写入文件，客户端操作
cd /opt
dd if=/dev/zero of=/opt/demo1.log bs=1M count=40
dd if=/dev/zero of=/opt/demo2.log bs=1M count=40
dd if=/dev/zero of=/opt/demo3.log bs=1M count=40
dd if=/dev/zero of=/opt/demo4.log bs=1M count=40
dd if=/dev/zero of=/opt/demo5.log bs=1M count=40
ls -lh /opt
#产生五个40M的文件在/opt目录下
cp /opt/demo* /test/dis
cp /opt/demo* /test/stripe/
cp /opt/demo* /test/rep/
cp /opt/demo* /test/dis_stripe/
cp /opt/demo* /test/dis_rep/
#将产生在/opt目录下的5个40m文件放入五个卷的挂载点中
①验证分布式卷
node1-node2上查看/data/sdb1中是否是每台机器上有demo1-5的一部分且都是40M完整的文件
ll -h /data/sdb1
②验证条带卷
node1-node2上查看/data/sdc1中是否每台机器上都有demo1-5文件且都为20M
ll -h /data/sdc1
③验证复制卷
node3-node4上查看/data/sdb1中是否每台机器上都有demo1-5文件且都为40M
ll -h /data/sdb1
④验证分布式条带卷分布
node1-node4上查看/data/sdd1中是否每台机器上都有demo1-5文件且都为20M
ll -h /data/sdd1
⑤验证分布式复制卷分布
node1-node4上查看/data/sde1中是否每台机器上都有demo1-5的一部分且都是40M完整的文件
ll -h /data/sde1
8、破坏性测试
#关闭node2机器验证五个卷，验证时会卡1分钟左右需要等待同步
node2节点的/dev/sdb1磁盘影响分布式卷，客户端dis-volume会缺少一部分文件
node2节点的/dev/sdc1磁盘影响条带卷，客户端stripe-volume中文件为空
node2节点不影响rep-volume卷(node3-node4影响，各有一份完整的数据)
node2节点的/dev/sdd1磁盘影响分布式条带卷，客户端dis-stripe会只剩下一部分文件且无法访问
node2节点的/dev/sdr1磁盘影响分布式复制卷，但是由于有复制，所以客户端中的文件完整且都可以访问
#关闭node2、node4机器验证五个卷，验证时会卡1分钟左右需要等待同步
node2节点的/dev/sdb1磁盘影响分布式卷，客户端dis-volume会缺少一部分文件
node2节点的/dev/sdc1磁盘影响条带卷，客户端stripe-volume中文件为空
node2和node4节点的/dev/sdd1磁盘影响分布式条带卷，客户端中dis-stripe文件中无文件可以访问
node2和node4节点的/dev/sde1磁盘影响分布式复制卷，但是由于有复制，所以客户端中的文件完整且都可以访问
